1. Flokkun áFíberAmagnarar
Það eru þrjár megingerðir af ljósleiðaramagnurum:
(1) Hálfleiðari ljósleiðari (SOA, hálfleiðari ljósleiðari);
(2) Ljósleiðaramagnarar með sjaldgæfum jarðefnum (erbíum Er, túlíum Tm, praseódíum Pr, rúbíum Nd, o.s.frv.), aðallega erbíum-dópaðir ljósleiðaramagnarar (EDFA), sem og túlíum-dópaðir ljósleiðaramagnarar (TDFA) og praseódým-dópaðir ljósleiðaramagnarar (PDFA) o.s.frv.
(3) Ólínulegir ljósleiðaramagnarar, aðallega ljósleiðara-Raman-magnarar (FRA, Fiber Raman Amplifier). Helstu afköst þessara ljósleiðaramagnara eru sýnd í töflunni.
EDFA (erbíumdópaður ljósleiðaramagnari)
Hægt er að mynda fjölþrepa leysikerfi með því að blanda sjaldgæfum jarðefnum (eins og Nd, Er, Pr, Tm, o.s.frv.) í kvarsþræði og inntaksmerkið er magnað beint undir áhrifum dæluljóssins. Eftir að viðeigandi endurgjöf hefur verið veitt er ljósleiðaraleysir myndaður. Vinnslubylgjulengd Nd-dópaðs ljósleiðaramagnara er 1060 nm og 1330 nm, og þróun og notkun hans eru takmörkuð vegna frávika frá bestu sökktartengi ljósleiðarasamskipta og annarra ástæðna. Rekstrarbylgjulengdir EDFA og PDFA eru í glugganum með lægsta tapi (1550 nm) og núll dreifingarbylgjulengd (1300 nm) í ljósleiðarasamskiptum, og TDFA starfar í S-bandinu, sem er mjög hentugt fyrir notkun ljósleiðarasamskiptakerfa. Sérstaklega hefur EDFA, sem hefur þróast hraðast, verið hagnýt.
HinnPMeginregla EDFA
Grunnbygging EDFA er sýnd á mynd 1(a), sem samanstendur aðallega af virku miðli (erbíum-dópuðum kísilþráðum sem eru um tugir metra langir, með kjarnaþvermál 3-5 míkron og dópstyrk (25-1000)x10-6), dæluljósgjafa (990 eða 1480nm LD), ljósleiðara og ljóseinangrara. Merkjaljós og dæluljós geta breiðst út í sömu átt (samátta dæling), gagnstæðar áttir (öfug dæling) eða báðar áttir (tvíátta dæling) í erbíumþráðinum. Þegar merkjaljós og dæluljós eru sprautað inn í erbíumþráðinn á sama tíma, örvast erbíumjónirnar upp í hátt orkustig undir áhrifum dæluljóssins (mynd 1(b), þriggja þrepa kerfi) og falla fljótt niður í stöðugt orkustig. Þegar það snýr aftur í grunnástand undir áhrifum innfallandi merkjaljóssins, gefur það frá sér ljóseindir sem samsvara merkjaljósinu, þannig að merkið magnast. Mynd 1 (c) sýnir magnað sjálfsprottið geislunarsvið (ASE) með mikilli bandvídd (allt að 20-40 nm) og tveimur tindum sem samsvara 1530 nm og 1550 nm, talið í sömu röð.
Helstu kostir EDFA eru mikill ávinningur, stór bandvídd, mikil úttaksafl, mikil dælunýtni, lítið innsetningartap og ónæmi fyrir pólunarástandi.
2. Vandamál með ljósleiðaramagnara
Þó að ljósmagnari (sérstaklega EDFA) hafi marga framúrskarandi kosti, þá er hann ekki kjörinn magnari. Auk viðbótarhávaða sem dregur úr SNR merkisins, eru nokkrir aðrir gallar, svo sem:
- Ójöfnuður í magnaraspektrum innan bandvíddar magnarans hefur áhrif á afköst fjölrása magnara;
- Þegar ljósmagnarar eru keðjutengdir munu áhrif ASE-hávaða, dreifingar ljósleiðara og ólínulegra áhrifa safnast upp.
Þessi atriði verður að hafa í huga við hönnun forrita og kerfisins.
3. Notkun ljósmagnara í ljósleiðarasamskiptakerfi
Í ljósleiðarasamskiptakerfinu,LjósleiðaramagnariHægt er að nota það ekki aðeins sem aflsaukningarmagnara sendandans til að auka sendiafl, heldur einnig sem forstigsmagnara móttakarans til að bæta móttökunæmi og getur einnig komið í stað hefðbundins ljósleiðara-raf-ljósleiðara, til að lengja sendifjarlægðina og ná fram alhliða ljósleiðarasamskiptum.
Í ljósleiðarasamskiptakerfum eru helstu þættirnir sem takmarka sendingarfjarlægðina tap og dreifing ljósleiðarans. Með því að nota þröngt litrófsljósgjafa, eða vinna nálægt núlldreifingarbylgjulengd, eru áhrif ljósleiðardreifingarinnar lítil. Þetta kerfi þarf ekki að framkvæma fulla endurnýjun merkistímasetningar (3R relay) á hverri relaystöð. Það nægir að magna ljósmerkið beint með ljósmagnara (1R relay). Hægt er að nota ljósmagnara ekki aðeins í langdrægum stofnkerfum heldur einnig í ljósleiðaradreifikerfum, sérstaklega í WDM kerfum, til að magna margar rásir samtímis.
1) Notkun ljósmagnara í ljósleiðarasamskiptakerfum
Mynd 2 er skýringarmynd af notkun ljósmagnara í ljósleiðarakerfi. (a) Myndin sýnir að ljósmagnarinn er notaður sem aflsaukningarmagnari sendisins og formagnari móttakarans þannig að fjarlægðin án tengis tvöfaldast. Til dæmis, með því að nota EDFA, er sendingarkerfið... Fjarlægðin 1,8 Gb/s eykst úr 120 km í 250 km eða nær jafnvel 400 km. Mynd 2 (b)-(d) sýnir notkun ljósmagnara í fjölrofakerfum; Mynd (b) sýnir hefðbundna 3R rofastillingu; Mynd (c) sýnir blandaða rofastillingu 3R endurvarpa og ljósmagnara; Mynd 2 (d) Þetta er al-ljósfræðileg rofastilling; í al-ljósfræðilegu samskiptakerfi inniheldur það ekki tímasetningar- og endurnýjunarrásir, þannig að það er bitagegnsætt og það eru engar takmarkanir á „rafrænum flöskuþráðum“. Svo lengi sem sendi- og móttökubúnaðurinn í báðum endum er skipt út er auðvelt að uppfæra úr lágum hraða í háan hraða og ljósmagnarinn þarf ekki að skipta út.
2) Notkun ljósmagnara í ljósleiðara dreifikerfi
Kostir ljósmagnara (sérstaklega EDFA) varðandi mikla afköst eru mjög gagnlegir í breiðbandsdreifikerfum (eins ogCATVNet). Hefðbundið CATV net notar koax snúru, sem þarf að magna á nokkurra hundruð metra fresti, og þjónustusvæði netsins er um 7 km. Ljósleiðara CATV net sem notar ljósmagnara getur ekki aðeins aukið fjölda dreifðra notenda til muna, heldur einnig stækkað netleiðina til muna. Nýlegar framfarir hafa sýnt að dreifing ljósleiðara/blendings (HFC) dregur úr styrk beggja aðila og er mjög samkeppnishæf.
Mynd 4 er dæmi um ljósleiðaradreifikerfi fyrir AM-VSB mótun á 35 sjónvarpsrásum. Ljósgjafinn í sendinum er DFB-LD með bylgjulengd 1550nm og úttaksafl 3,3dBm. Með því að nota 4-þrepa EDFA sem afldreifingarmagnara er inntaksafl hans um -6dBm og úttaksafl um 13dBm. Næmi ljósleiðaramóttakara er -9,2dBm. Eftir 4 dreifingarþrepa hefur heildarfjöldi notenda náð 4,2 milljónum og netleiðin er meira en tugir kílómetra. Vegið merkis-til-hávaðahlutfall prófunarinnar var meira en 45dB og EDFA olli ekki lækkun á CSO.
Birtingartími: 23. apríl 2023